El relé no cambia inmediatamente de fuente de alimentación conmutada a respaldo de batería

ADVERTENCIA

Este proyecto, tal como se describe actualmente, tiene graves defectos en varios aspectos que pueden conducir a un fallo completo del equipo. Como se afirma que está destinado a ser utilizado en un sistema de soporte vital, las fallas del equipo podrían provocar muertes.

Debe entenderse que los consejos dados aquí son a modo de comentario y, incluso si se siguen, no es seguro que sean adecuados para garantizar que las vidas no estén en peligro.

El cartel debe buscar asistencia profesional competente antes de implementar cualquier sistema para este propósito. -RM

Agregado: Dude8604 ha indicado que este sistema es para un respirador de uso propio. Eso hace que las preocupaciones sean igual de válidas, PERO los riesgos dependen de él para juzgar.

Estoy construyendo un sistema UPS de 12 V para hacer funcionar algunos equipos médicos críticos sin interrupción de energía. La corriente debe cambiar inmediatamente para que el equipo no se apague. Lo tengo terminado, excepto por un problema: el relé tarda unos 5 segundos en cambiar. He rastreado el problema hasta la fuente de alimentación conmutada de 13,8 V, que está conectada a la bobina del relé y al terminal normalmente abierto. La salida de la fuente de alimentación se mantiene a un voltaje lo suficientemente alto como para mantener el relé cerrado, pero demasiado bajo para mantener el equipo en funcionamiento durante esos 5 segundos.

Tengo 2 diodos 1N914 en serie con la bobina del relé para reducir el voltaje de la bobina a una especificación de bobina de 12V más cercana. ¿Solo necesito poner un diodo Zener con el voltaje correcto para mantener el relé apenas cerrado? Esta no parece ser la mejor manera de hacerlo, ya que el condensador de salida de la fuente de alimentación no se descargará durante mucho tiempo.

¿O hay alguna manera de descargar rápidamente el capacitor de salida de la fuente de alimentación lo suficientemente bajo como para cambiar el relé sin desperdiciar mucha energía a través de una resistencia en paralelo?

Aquí hay un enlace a: la fuente de alimentación

el relevo

En una nota relacionada, estoy considerando cambiar de relés a transistores. Para obtener una posición "normalmente cerrada", creo que tendría que usar un modo de agotamiento P FET (¿con Vth=0? ¿existe eso?), pero son casi imposibles de encontrar, especialmente por un precio decente. O un JFET P, pero los que he visto solo pueden manejar unos pocos mA, a menos que lo use para controlar la compuerta de un FET en modo de mejora, pero prefiero una solución de un solo transistor.

¡Gracias!

editar: Aquí está el diagrama del circuito. Mi pregunta es sobre el relé hacia la parte inferior derecha. El resto es para cargar y puede que no sea la mejor manera, pero ese es un tema aparte por ahora.Esquemático

edición 2: versión simplificada:versión simplificada

¿Puede mostrarnos un diagrama de bloques realmente simple del sistema y la conexión al relé que desea cambiar? ¿El equipo funciona normalmente con la red eléctrica y, cuando eso falla, desea que su sistema se haga cargo y conecte su propio suministro de 12 V?
@dude8604 Por curiosidad, ¿para qué tipo de equipo médico es esto?
Diagrama agregado a la publicación principal. Me gustaría que funcionara normalmente con la red eléctrica, pero también hay adaptadores de CC, por lo que creo que es más simple usar siempre CC que agregar un inversor.
@NickAlexeev Es para equipo respiratorio, por lo que es sumamente importante que no falle.
RadioShack no renuncia explícitamente a la aptitud para fines de soporte vital, por lo que supongo que está listo para usar la fuente de alimentación.</sarcasm>
Oh, espera, el proveedor de retransmisión hace:Our products are not fault-tolerant and are not designed, manufactured or intended for use or resale as on-line control equipment in hazardous environments requiring fail-sale perfor- mance, such as in the operation of nuclear facilities, aircraft navigation or communication systems, air traffic control, direct life support machines, or weapons systems, in which the failure of the product could lead directly to death, personal injury or severe physical or environmental damage.
sí, solo se supone legalmente que la mierda especial y cara es para equipos médicos, también para militares.
Dude8604 - Este ES el lugar adecuado para pedir ayuda. PERO debes escuchar con atención. Casi nunca lo señalo pero en este caso es una buena idea. Tenga en cuenta mi "representante". Soy mayor y tengo mucha experiencia (más de 50 años de experiencia :-( ) y 'sé lo que hago' con la electrónica y hasta ahora he estado más cerca de suicidarme que nadie. | Su entusiasmo es encomiable, pero hay suficientes cosas mal con lo que usted está proponiendo que podría hacer que el sistema falle, sería muy inteligente comenzar de nuevo con la ayuda de personas competentes. ....
.... Las personas aquí están dispuestas y pueden ayudar, pero el punto de partida NO es reparar este circuito, sino comprender sus requisitos para poder ayudar a sugerir una solución adecuada. ¿En qué país se encuentra? ¿Para qué / quién se utilizará el respirador? Si se encuentra en los EE. UU., esto puede ser ilegal y, si fuera legal, sin duda lo expondría al riesgo de sanciones legales severas si se trata de soporte vital humano. | PUEDE ser que, de hecho, HAYA una buena razón para que usted esté construyendo un sistema de este tipo (zona de guerra/país en desarrollo sin esperanza de un sistema profesional... pero...
... necesitamos saber esas cosas para brindar la mejor ayuda. Lo que escribió WhatRoughBeast es técnicamente bastante bueno y, como dijo, no está completo. | Es posible que los consejos que haya recibido sobre la carga no traten las baterías del todo bien (una tasa de carga demasiado baja en lugar de demasiado alta). | Mucho más. Ayúdenos a ayudarlo brindándonos más información sobre sus requisitos y situación, como se indicó anteriormente.
@RussellMcMahon Gracias por su ayuda y preocupación. Para responder a sus preguntas, es un ventilador que uso, por lo que no hay preocupaciones legales, pero obviamente no hace que la seguridad sea menos importante. Yo vivo en los Estados Unidos. Así que todavía quiero hacer esto, pero tomaré medidas para reducir las consecuencias de su falla. Así que ahora planeo usar esto para un respaldo de nivel secundario para el equipo de respiración crítico que no tiene una batería incorporada, y un respaldo primario para el equipo crítico que tiene una batería incorporada y para el equipo menos importante donde la energía el fracaso no sería peligroso.
Para los dispositivos críticos, los conectaré a un UPS con clasificación médica. La fuente de alimentación que estoy construyendo alimentaría el UPS, por lo que si hubiera un problema con el sistema que estoy construyendo, habría esa capa de energía confiable. Pero mi sistema mantendría el SAI en funcionamiento durante mucho más tiempo que su batería interna sola. ¿Eso suena seguro? Si es así, necesitaré construir algo similar a lo que publiqué, con algunas diferencias, que publicaré en mi próximo comentario. ¿O debería simplemente publicar una nueva pregunta?
1. La mayoría de los sistemas UPS consumen 120 VCA, pero el sistema de batería solo generará 12 VCC. ¿Alguien sabe de un UPS médico de entrada de 12 VCC? ¿O tendré que agregar un inversor? 2. ¿Cuál es la mejor manera de cargar varias baterías mientras se proporciona una potencia de salida constante con la alimentación principal encendida o apagada? Me gustaría poder cargar rápidamente las baterías para poder minimizar el tiempo del generador si hay un corte de energía por mucho tiempo. Gracias.
Debería tener más tiempo para discutir esto dentro de un día más o menos. Con el debido cuidado, varios UPS deben permitir la extensión del banco de baterías. Idealmente, esto se haría en consulta con el fabricante (tal vez siendo un poco ligero [tm] sobre cuál es la carga :-). es decir, SI se hace bien y SI es claramente su preocupación, entonces me parece potencialmente razonable. Es posible que deseen más garantías, y moralmente sería deseable algún tipo de descargo de responsabilidad legalmente vinculante por parte de usted. Dame un empujoncito dentro de un día más o menos si no se logran más progresos a través de otros y necesitas mi opinión.

Respuestas (2)

Jesús lloró. Moderadores: cierren esta pregunta. El afiche pide ayuda para construir equipo que probablemente provoque la muerte de personas. Peor aún, la gente lo está ayudando.

Dicho esto, déjame ampliar. Supongo que cuando dices "equipo médico crítico" te refieres exactamente a eso. Si estás exagerando, entonces estoy exagerando. Si no lo eres, entonces realmente necesitas prestar atención.

Primero, no sabes lo que estás haciendo. Lo siento, esto no es una forma de falta de respeto, pero debes ser consciente de tus límites. En otras circunstancias, esto sería causa de cierta cantidad de manoseo, pero otras circunstancias no incluyen la puesta en práctica de equipos médicos defectuosos. En el caso de una falla, en el mejor de los casos está considerando la posibilidad de una demanda por negligencia profesional importante y, en el peor de los casos, cargos penales (homicidio por negligencia). Los familiares en duelo pueden ser notablemente vengativos.

La siguiente lista no debe considerarse una lista de verificación de lo que debe abordar para finalizar su proyecto. Por favor. Estoy tratando de indicarte por qué necesitas retroceder.

  1. ¿Conoce los requisitos de certificación para equipos médicos? ¿Vas a certificar tu sistema? ¿Si no, porque no?

  2. Su retraso se debe al hecho de que, según la hoja de datos, el voltaje de caída de su relé es aproximadamente el 10% del nominal, es decir, 1,2 voltios, más o menos. Una vez que el relé opera (se activa), permanecerá en contacto hasta que el voltaje de la bobina caiga por debajo del voltaje de caída. Esto es parte de la hoja de datos y es el comportamiento estándar del relé.

  3. Poner diodos (zener o de otro tipo) en el circuito de la bobina reducirá el voltaje de la bobina y hará que el relé se desconecte antes. Y cuando el voltaje de la bobina se reduce al 80% del nominal, los relés tampoco funcionarán. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  4. Un diodo de caída (zener o de otro tipo) disipará exactamente tanta energía como una resistencia que cae el mismo voltaje a la misma corriente. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  5. Las bobinas de su relé están clasificadas para un voltaje continuo máximo de bobina del 110 % del nominal, es decir, 13,2 voltios. Hasta que colocó un diodo de caída, estaba excediendo la calificación de la bobina. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  6. Como se ha comentado, después de cargar una de tus baterías corres el riesgo de quemar los contactos del relé de carga. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  7. Está utilizando una fuente de alimentación no calificada para uso médico. Esto solo hará que te demanden si hay un problema. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  8. Está utilizando la caída de su fuente de alimentación para provocar la caída de los relés. La forma rápida de hacer esto es monitorear directamente la entrada de la línea eléctrica. ¿Por qué no te das cuenta de esto?

  9. No lo muestra, pero debe monitorear la fuente de alimentación de CC y las baterías, y la operación del relé en caso de falla de energía, y proporcionar una alarma molesta que no se puede silenciar. ¿Lo has hecho? ¿Si no, porque no?

  10. ¿Qué provisiones ha tomado para los efectos de un rayo en las líneas eléctricas?

  11. Su fuente de alimentación utiliza conectores tipo banana para la potencia de salida. ¿Cuál es la confiabilidad a largo plazo de las conexiones tipo banana jack/plug? ¿Qué evitará que un contacto descuidado lo desconecte? ¿Tienes idea de lo difícil que es hacer las cosas infalibles? Los tontos pueden ser muy inteligentes.

  12. Si la fuente de alimentación falla silenciosamente, las baterías se harán cargo, hasta que se descarguen. Consulte el punto 6. No puede simplemente suponer que alguien notará la condición de falla antes de que el equipo se apague.

  13. Si la salida se cortocircuita accidentalmente, los condensadores de salida de su fuente de alimentación de CC pueden quemar o soldar los contactos de su relé. ¿Qué provisión ha hecho contra esta posibilidad?

Lo siento, pero estoy sin energía aquí. Pero podría seguir largo y tendido. Por favor, estás fuera de tu alcance en una piscina donde las vidas dependen de que hagas las cosas bien.

+1. De acuerdo, excepto re cierre. Ver siguiente. Es mejor que se quede aquí y se le aconseje lo que DEBE hacer (sea lo que sea) que ser expulsado e ir a otra parte en busca de "ayuda", lo que bien puede fallarle. | He agregado una nota de texto grande en la parte superior de la pregunta. | He marcado esto para la atención del moderador. Si no lo ha hecho y tiene suficientes representantes para hacerlo, hágalo. Sugerí que NO cerráramos la pregunta, sino que intentáramos convencerlo de que necesita hacer algo diferente | NB: NO PUEDE estar en EE. UU. o similar. PUEDE tal vez ser para, por ejemplo, animales. | Piensa en F6 y F7 :-(.
Probablemente tengas razón, aunque probablemente haya formas menos antagónicas de decir eso. Pero eso no viene al caso. Originalmente iba a ser una fuente de energía secundaria para cortes de energía a largo plazo. Esto es para mi uso personal, así que lo que estoy pensando ahora es obtener un UPS de grado médico que dure al menos lo suficiente como para tener un buen margen de seguridad. Luego, el suministro que estoy construyendo se activaría para mantener el UPS completamente cargado durante al menos varios días. De esa manera, tendría las características de seguridad y la alarma del UPS, pero aún podría complementar la vida útil de la batería. ¿Esto parece seguro?
Entonces, ¿funcionaría el segundo diagrama de circuito que publiqué para eso? Incluso si tengo el UPS médico, todavía me gustaría que cambiara rápidamente, y una alarma para indicar que no hay energía y también una alarma cuando la batería está lo suficientemente baja como para pensar en hacer otros arreglos y/o iniciar el generador.
Oh. Bueno, si esto es solo para tu uso personal, obviamente no puedes demandarte a ti mismo, así que supongo que exageré. Alguno. Todos los problemas siguen ahí, pero si estás dispuesto a correr riesgos, no puedo discutir tanto. Todavía tienes que investigar mucho. Toda la suerte.
La versión simplificada no funcionará. Necesita un cargador separado para cada batería. Excepto por los problemas de cambio, su primera versión tenía la idea correcta. Puede intentar esto: use el circuito de carga en la edición 1. Conecte cada salida de la batería a la carga a través de un diodo de alta corriente (> 15 amperios). Configure el suministro de CC ligeramente por encima del voltaje máximo de carga de la batería y conéctelo también a la carga a través de un diodo. Ahora no se requiere relé. Si el voltaje de suministro de CC cae, las baterías tomarán el relevo. Perderá algo de energía por la caída del diodo, pero los diodos Schottky funcionarán (0,66 voltios a 20 A: VFT2045BP-M3/4W)
¿Por qué necesitaría un cargador separado para cada batería? ¿Y por qué importa el tamaño de la batería, o cuántas baterías hay en paralelo? En los sistemas de energía solar, puede haber incluso más baterías conectadas en paralelo, funcionando bien incluso cuando hay menos corriente de carga. El operador no dijo cuánta corriente está usando el equipo respiratorio. Y respecto a los relevos, no creo que los vaya a usar. Yo digo: mantenlo simple, sin partes móviles. Y la razón por la que está aquí con una comunidad informada es exactamente por la que creo que debería quedarse y nosotros deberíamos responder.
@WhatRoughBeast Disculpe lo siguiente: quería actuar lo antes posible en caso de que otros no leyeran los detalles y actuaran para cerrar, etc. sin estar completamente informados. Agregué una nota en la parte superior de su publicación y sangré su primer párrafo original. Parece que va en la dirección correcta. Siéntete libre de modificarlo como mejor te parezca. Gracias. RM
@clabacchio, WhatRoughBeast, ¿está diciendo que no deberíamos ofrecer consejos sobre la fabricación de equipos de soporte vital? ¿Qué pasa con otros equipos potencialmente peligrosos? Donde dibujar la linea? Y si necesita fabricar dicho equipo de todos modos, ¿dónde pedir ayuda?
@PkP Acabo de revertir una edición de Russel que consideré más apropiada como comentario. Creo que debemos ser muy cautelosos al responder tales preguntas, pero no estoy en contra de ellas.
@PkP: estoy de acuerdo en que es una decisión de juicio difícil. El problema de brindar ayuda es que no es una revisión integral del diseño y corrige solo aquellos problemas sobre los que el autor de la pregunta piensa preguntar. Como dice el refrán, "No son las cosas que no sabes las que te atrapan, son las cosas que sabes que no son así". Me apresuré un poco, pero me horroricé por lo que vi. Más que nada, estaba tratando de darle a dude8604 una llamada de atención que no podía ignorar.
Correcto, tampoco estaba seguro de qué hacer, así que escribí una meta publicación al respecto en meta.electronics.stackexchange.com/questions/4023/… pidiendo ayuda a la comunidad. Y Nick proporcionó muy útilmente esta discusión previa sobre un asunto relacionado. meta.electronics.stackexchange.com/questions/402/… Actualmente solo hay una respuesta para mi meta. En el caso anterior, parece que se llegó a un consenso para tratar de ayudar, pero hacerlo con cuidado y notificar claramente sobre los posibles peligros.
Aprecio las advertencias de todos y estoy de acuerdo, aunque me gustaría pensar que eventualmente me habría dado cuenta por mi cuenta. ¿Está de acuerdo con que, como dije en un comentario anterior, si uso esto como un respaldo secundario, con un UPS médico entre esta batería/fuente de alimentación y el ventilador, ya no se usa directamente como apoyo vital? ¿Esto aborda las preocupaciones de todos o hay algo que me estoy perdiendo? Además, ahora que no estoy usando esto para algo tan crítico, y ya no voy a usar relés, ¿debería comenzar una nueva pregunta? Creo que este hilo puede ser confuso para cualquiera que sea nuevo en él.

¿Quizás podría simplemente conectar el suministro de 13,8 voltios en paralelo con la batería? El sistema siempre "funciona con la batería", pero también recarga la batería siempre que la red eléctrica está encendida. Si la batería es una batería de plomo-ácido, entonces no debería tener problemas. 13,8 voltios es un buen voltaje para cargar la batería, pero si le preocupa que el cargador de batería pueda agotar la batería (normalmente esto no sucedería), entonces también puede agregar el diodo.

¿Está realmente bien para las baterías? ¿No se cargaría demasiado rápido y sobrecargaría la fuente de alimentación? Son baterías de ciclo profundo de 5 x 100 Ah que se cargan individualmente con relés en un temporizador (en retrospectiva, tal vez no sea el mejor diseño) y cambian a estar en paralelo cuando se corta la energía.
Es un poco peligroso no tener las baterías de plomo-ácido siempre conectadas en paralelo. Si los carga por separado, probablemente tendrán diferentes voltajes cuando los conecte en paralelo. Y luego, cientos de amperios de corriente fluirán de la batería más fuerte a otra y saltarán chispas en sus relés. Tendría las baterías siempre conectadas en paralelo para que siempre mantengan el mismo nivel de carga y use una fuente de alimentación con límite de corriente, o incluso un cargador de batería, como fuente de alimentación.
Amigo, dices que "Es para equipo respiratorio". Yo diría que es de suma importancia que hagas funcionar el equipo respiratorio directamente desde la batería. Realmente no necesitas esos relés para nada y si fallan... no quiero ni pensarlo. Además, como expliqué en mi comentario anterior, creo que esos fusibles F1...F5 se quemarán en el instante en que encienda todos los relés juntos.
Un UPS "verdadero" tiene baterías que alimentan permanentemente la salida (respirador) con el suministro principal manteniendo las baterías "recargadas". Piense en un iPad, funcionando mientras está enchufado a un cargador. Cuando pierde energía (desenchufe el Ipad) las baterías continúan funcionando. Puede usar un relé para detectar la pérdida de la red eléctrica y emitir un pitido de advertencia (porque, bueno, esa batería de respaldo del UPS no durará para siempre).
Sí, un cargador de batería estará bien. Para estar seguro, puede verificar las clasificaciones en el cargador de batería si dice algo sobre el tamaño máximo de la batería (no debería) y no estaría de más ponerse en contacto con el fabricante del cargador de batería para saber si recomienda el uso del producto en equipos vitales o no.
@PkP Entonces, ¿el segundo esquema que acabo de publicar funcionaría bien/mejor?
Sí, ese se ve bien. Simplemente no agregue una nueva batería completamente cargada al sistema en un momento en que las otras baterías estén agotadas. Existe la posibilidad de que se funda un fusible en ese momento.
@PkP - No, por desgracia. Yendo en la dirección correcta pero aún no la adecuada | 5 x 100 Ah = 500 Ah. Cargado con un cargador de 10 AH = tarifa C/50. Probablemente nunca podrá aumentar / igualar a ese ritmo.
¡Hola, @Russell! Un punto interesante, pero no estoy seguro de entender cuál es el problema (y estaría muy interesado en cualquier información sobre el funcionamiento real de las baterías de plomo-ácido que pueda tener). ¿Seguramente las baterías se cargan con cualquier excedente de corriente que haya disponible? Como referencia, mis padres tenían anteriormente este sistema de energía solar con baterías 3x60AH y una corriente de carga generalmente inferior a unos 2 amperios. El sistema funcionó bien, brindando algo de felicidad al ver la televisión durante los fines de semana y cargándolo durante los días de semana. ¿Estos dos sistemas no son comparables?
Hmm, las adiciones recientes a la pregunta exigen una carga rápida, y eso cambia un poco la situación.
Corriendo - más pronto. Para obtener la máxima vida útil y capacidad de las grandes y costosas baterías de plomo-ácido (y otras), es necesario utilizar una "carga superior". También varían los requisitos para el modo de flotación y la descarga regular más profunda. Un panel solar pequeño puede "cargar a granel" la batería a la mayor parte de su capacidad, pero no tener suficiente corriente al voltaje extendido requerido para igualar correctamente y cargar completamente la batería. El cargador citado en este caso no tiene la capacidad en absoluto, ya que está diseñado para funcionar solo en modo a granel o flotante. El cargador no es malo, pero no necesariamente adecuado. ....
.... @PkP Las baterías de sus padres pueden o no estar bien tratadas. Se necesitan más datos. Apresurándose... 3am - Me levanté para hacer una tarea específica. Necesito volver a dormir en breve para un día importante y largo que se avecina. Más tarde ...
El relé no cambia inmediatamente de fuente de alimentación conmutada a respaldo de batería
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